(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の主面よりも面積の小さい側面に複数の照射位置を定義すると共に、該複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程と、
前記照射位置にレーザ光を照射すると共に、該照射位置に対応する前記受信位置で超音波を受信する工程を前記定義工程で定義された前記複数の照射位置全てに対して行う受信工程と、
前記受信工程で受信した超音波に基いて前記被検査物の欠陥を検出する検出工程と、を含み、
前記定義工程は、前記照射位置と該照射位置に対応する前記受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、前記主面側から見て複数の交点が形成されるように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義し、
前記検出工程は、前記複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出し、
前記レーザ光は、前記被検査物に荒れ、又は、酸化、又は、熱変形を加える強度である、
欠陥検出方法。
【請求項２】
被検査物の主面よりも面積の小さい側面に複数の照射位置を定義すると共に、該複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程と、
前記照射位置にレーザ光を照射すると共に、該照射位置に対応する前記受信位置で超音波を受信する工程を前記定義工程で定義された前記複数の照射位置全てに対して行う受信工程と、
前記受信工程で受信した超音波に基いて前記被検査物の欠陥を検出する検出工程と、を含み、
前記定義工程は、前記照射位置と該照射位置に対応する前記受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、前記主面側から見て複数の交点が形成されるように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義し、
前記検出工程は、前記複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出し、
前記定義工程は、前記複数の直線の本数よりも前記複数の交点の数が多くなるように、かつ、前記複数の照射位置が１つの側面のみに位置するように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義する、
欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の欠陥を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波を用いて欠陥を検出する従来技術が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている従来技術では、まず、図１０の２軸ステージ１に配置されているパルスレーザ光源２から被検査物の主面３にレーザ光４を照射して超音波を発生させる。次に、レーザ光４の照射点から伝播した超音波を探触子５で受信する。受信した超音波に応じた探触子５からの信号を、アンプ６を介して超音波検出器７で検出する。そして、主面３の全面にレーザ光４が照射されるように、２軸ステージ１を用いてレーザ光４の照射位置を変化させつつ、レーザ光４を複数回照射する。コンピュータ８は、レーザ光４の各照射位置において検出された超音波に基づいて、主面３の欠陥を検出し、その位置を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３００６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、主面３の全面にレーザ光４を照射するため、レーザ光４により発生する熱が、主面３に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも、レーザ光により発生する熱の主面への影響を小さくできる欠陥検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の欠陥検出方法は、被検査物の主面よりも面積の小さい側面に複数の照射位置を定義すると共に、該複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程と、前記照射位置にレーザ光を照射すると共に、該照射位置に対応する前記受信位置で超音波を受信する工程を前記定義工程で定義された前記複数の照射位置全てに対して行う受信工程と、前記受信工程で受信した超音波に基いて前記被検査物の欠陥を検出する検出工程と、を含み、前記定義工程は、前記照射位置と該照射位置に対応する前記受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、前記主面側から見て複数の交点が形成されるように、前記複数の照射位置と前記複数の受信位置とを定義し、前記検出工程は、前記複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出し、前記レーザ光は、前記被検査物に荒れ、又は、酸化、又は、熱変形を加える強度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明によれば、従来よりも、レーザ光により発生する熱の主面への影響を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態における欠陥検出装置の模式図
【図２】実施の形態において被検査物に欠陥が無い場合に取得される超音波の波形のグラフを示す図
【図３】実施の形態において被検査物に欠陥が有る場合に取得される超音波の波形のグラフを示す図
【図４】実施の形態において欠陥の位置を特定する方法を説明する模式図で、（ａ）１つの直線上の欠陥の有無を判定する様子を示す模式図、（ｂ）直線の１つの交点の位置における欠陥の有無を判定する様子を示す模式図、（ｃ）直線の他の交点の位置における欠陥の有無を判定する様子を示す模式図
【図５】実施の形態において定義する複数の直線の分布を示す模式図
【図６】実施の形態における欠陥検出装置の動作を示すフローチャート
【図７】実施の形態において定義する複数の直線の分布の他の例を示す模式図
【図８】実施の形態において定義する複数の直線の分布の更に他の例を示す模式図
【図９】実施の形態において定義する複数の直線の分布の更なる他の例を示す模式図
【図１０】従来技術の模式図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態）
図１に、実施の形態における欠陥検出装置１００の構成を示す。欠陥検出装置１００は、被検査物１０１の欠陥の有無の判定と、欠陥の位置の特定とをレーザ光１０２を用いて実施することで、被検査物１０１の欠陥の検出を行う。なお、被検査物１０１は平板形状の基板である。本実施の形態では、被検査物１０１を、厚み０．２ｍｍ、外形１２５ｍｍ×１２５ｍｍの単結晶のシリコンウェーハとする。
【００１１】
以下、図１の欠陥検出装置１００の構成の説明を行う。
【００１２】
パルスレーザ光源１０４から照射されたレーザ光１０２は、ガルバノミラー１０５によって進行方向を曲げられ、ｆθレンズ１０６および、折り返しミラー１０７を介して被検査物１０１の側面１０１ｂの照射位置（例えば照射位置Ｑｘｎ）に集光される。なお、被検査物１０１は載置部１０８に載置されている。
【００１３】
本実施の形態において、効率良く超音波を発生させるために、被検査物１０１であるシリコンウェーハによる光吸収率の高い波長として波長５３２ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザ光源を、照射部としてのパルスレーザ光源１０４に採用する。パルスレーザ光源１０４から照射されるレーザ光１０２は、一例として、パルス幅１０ｎｓ、繰り返し周波数１０ｋＨｚとする。
【００１４】
レーザ光１０２が照射される被検査物１０１の側面１０１ｂでは、瞬間的に熱膨張が発生し、熱励起超音波として超音波が発生する。発生した超音波は、被検査物１０１内を板波として伝播する。
【００１５】
ここで、レーザ光１０２を側面１０１ｂに照射する効果について説明する。なお、側面１０１ｂとは、主面１０１ａに対向する面と主面１０１ａとを結ぶ面のことである。また、主面１０１ａに比べて側面１０１ｂの面積は小さい。
【００１６】
レーザ光１０２を被検査物１０１の側面１０１ｂに照射して、側面１０１ｂで超音波を発生させるため、レーザ光１０２を照射することによる主面１０１ａへの影響を軽減することができる。レーザ光１０２を照射すると、主面１０１ａが荒れたり、酸化したり、熱変形等が加わったりして、品質の低下を招く場合が生じ得るからである。ちなみに、側面１０１ｂが荒れたり、熱変形等が加わったりしても、品質に与える影響は小さい。側面１０１ｂが製品に用いられることはほとんどないからである。例えば、被検査物１０１であるシリコンウェーハから半導体チップを製造する場合に、側面１０１ｂからは半導体チップは切り出されない。また、被検査物１０１であるシリコンウェーハから太陽電池のセルを製造する場合に、側面１０１ｂの状態は発電効率にほとんど影響を及ぼさない。
【００１７】
また、主面１０１ａへの影響を軽減できるため、主面１０１ａの表面への影響の観点から従来技術（例えば、図１０に示した従来技術）では使用不可能であった強度のレーザ光１０２でも、本実施の形態では使用できる場合がある。レーザ光１０２の強度を上げると、より大きな超音波を発生させることが可能となり、高感度な欠陥検出を実現できる。
【００１８】
ここで、図１の欠陥検出装置１００の構成の説明に戻る。
【００１９】
受信センサ１０３は、被検査物１０１内を伝播方向１０９に伝播した超音波を受信する受信器である。レーザ光１０２の照射位置（例えば照射位置Ｑｘｎ）から、受信位置（例えば受信位置Ｐｘｎ）に伝播した超音波を受信センサ１０３で受信する。受信する超音波の周波数は、一例として４００ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下であり、受信センサ１０３の仕様に依存する。ここでは、受信面１０３ａが平面の空中超音波センサを、受信センサ１０３の一例として用いる。
【００２０】
また、受信センサ１０３を、主面１０１ａの法線方向（図１のＺ軸方向）に対して傾斜した状態で、主面１０１ａの上方に配置する。この場合、受信センサ１０３の受信感度が最も高くなるように、受信センサ１０３の受信角１１２を設定する。具体的には、予め欠陥が存在しないことが既知の被検査物１０１を用いて、同一強度の超音波を受信センサ１０３に受信させた際に、超音波の波形の振幅の最大値が最も大きくなるような受信角１１２に設定する。一例として、受信角１１２を７度とする。なお、受信角１１２とは、受信センサ１０３の受信面１０３ａの法線方向ｗ（図１の一点鎖点ｗ）と主面１０１ａの法線方向（図１のＺ軸方向）との成す角を表す。
【００２１】
受信センサ１０３は受信した超音波に応じた信号を出力し、出力された信号は、プリアンプ１１０を介して増幅され、コンピュータ１１１によって集録される。なお、本実施の形態では、受信センサ１０３は、受信した超音波の強度に応じた電圧の信号をプリアンプ１１０に送信するものとする。
【００２２】
ガルバノミラー１０５により、レーザ光１０２の照射される位置（例えば照射位置Ｑｘｎ）が移動させられる。また、移動機構１１３で受信センサ１０３を移動させることにより、超音波を受信する位置（例えば受信位置Ｐｘｎ）が調節される。
【００２３】
コンピュータ１１１は、制御部１１１ａと、取得部１１１ｂと、判定部１１１ｃと、定義部１１１ｄと、特定部１１１ｅと、を備える。制御部１１１ａは、前述した一連の動作を実施するために、パルスレーザ光源１０４と、ガルバノミラー１０５と、移動機構１１３との制御を実施する。この制御部１１１ａは、パルスレーザ光源１０４にレーザ光を放射させるためのタイミング信号を送信する。制御部１１１ａからのタイミング信号は取得部１１１ｂにも送信される。取得部１１１ｂは、プリアンプ１１０を介して、受信センサ１０３から送信された超音波の信号に応じた超音波の波形を取得する。この取得部１１１ｂは、タイミング信号を受信したときから、一定時間、受信センサ１０３で受信される超音波の波形を取得する。取得部１１１ｂは、超音波の波形を取得するときのレーザ光１０２の照射位置（例えば照射位置Ｑｘｎ）と超音波の受信位置（例えば受信位置Ｐｘｎ）との情報を、取得する超音波の波形と関連づけて記憶する。なお、取得部１１１ｂは、照射位置と受信位置との情報を制御部１１１ａから取得する。判定部１１１ｃは、取得部１１１ｂが取得した超音波の波形に基いて欠陥の有無を判定する。定義部１１１ｄと、特定部１１１ｅとについては後述する。
【００２４】
欠陥の有無の判定、及び、欠陥の位置特定の結果は、コンピュータ１１１の判定部１１１ｃ又は特定部１１１ｅからの指令に応じて表示部１１４に表示される。
【００２５】
ここで、欠陥検出装置１００による、被検査物１０１における欠陥の有無の判定方法について説明する。
【００２６】
照射位置Ｑｘｎにレーザ光１０２を照射し、受信位置Ｐｘｎで受信センサ１０３を用いて超音波を受信すると、照射位置Ｑｘｎから受信位置Ｐｘｎへと伝播した超音波を受信できる。すなわち、受信した超音波の伝播軌跡は、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結んだ直線となる。この場合に、伝播軌跡中に欠陥が存在しない場合に取得される超音波の波形を図２に示す。図２は、図１の照射位置Ｑｘｎにレーザ光１０２を照射した時点を０（μｓ）として、８（μｓ）間、超音波を受信して取得したグラフを表す。また、図２のグラフは、縦軸に振幅（Ｖ）を示し、横軸に時間（μｓ）を示す。図２のグラフの振幅から、照射位置Ｑｘｎで発生した超音波が約３（μｓ）後に受信位置Ｐｘｎで受信されることが理解できる。
【００２７】
次に、伝播軌跡中に欠陥が存在する場合に取得される超音波の波形を図３に示す。図３のグラフは、図２の状態と異なり、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとの間に欠陥が存在する状態で取得している。この図３は、図１の照射位置Ｑｘｎにレーザ光１０２を照射した時点を０（μｓ）として、８（μｓ）間、超音波を受信して取得したグラフを表す。また、図３のグラフは、縦軸に振幅（Ｖ）を示し、横軸に時間（μｓ）を示す。図２と同様、照射位置Ｑｘｎで発生した超音波が約３（μｓ）後に受信位置Ｐｘｎで受信されることが理解できる。
【００２８】
図２と図３とを比較すると、伝播軌跡中に欠陥が存在する場合、取得される超音波の波形の振幅は、欠陥が存在しない場合に比べて小さくなることが理解できる。伝播軌跡中に存在する欠陥の影響を受けて、受信される超音波の強度が弱まるからである。このことから、取得される超音波の波形の振幅を利用すれば、欠陥の有無を判定できることが解る。
【００２９】
本実施の形態では、取得した超音波の波形の最大値が、しきい値を下回った場合に、超音波の伝播軌跡中に欠陥が存在すると判定する。超音波の伝播軌跡は、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線で表せられる。以下、照射位置と受信位置とを結ぶ直線を単に直線と記載することがある。なお、しきい値の一例としては、０．１（Ｖ）が挙げられる。なお、超音波の波形の最大値ではなく、超音波の波形の周波数や伝搬時間の変化量等の特徴量に基いて欠陥の有無を判定してもよい。この場合、欠陥の存在しない基準物（被検査物１０１と同種のもの）から受信した超音波の特徴量を基準特徴量として記憶しておき、実際に受信した超音波の特徴量と基準特徴量とを比較することで、欠陥の有無を判定する。
【００３０】
ここで、図１のレーザ光１０２を照射位置Ｑｘｎに照射して超音波を発生させ、発生した超音波を受信位置Ｐｘｎで受信する動作を、照射位置Ｑｘｎから受信位置Ｐｘｎへ伝播した超音波を受信する動作と記載する。また、照射位置Ｑｘｎから受信位置Ｐｘｎへ伝播した超音波を受信して、受信した超音波に基いて欠陥が有ると判定された場合に、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線上に欠陥が存在するものとする。そして、照射位置Ｑｘｎから受信位置Ｐｘｎへ伝播した超音波を受信して、受信した超音波に基いて欠陥が無いと判定された場合に、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線上に欠陥が存在しないものとする。
【００３１】
以上が、欠陥検出装置１００による欠陥の有無の判定方法についての説明である。この判定方法では、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線上に存在する欠陥の有無は判定できても、その直線上の欠陥の位置を特定することはできない。欠陥の位置と取得される超音波の波形との相関は低いからである。例えば、照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線上に欠陥が存在する場合に、その直線上のどの位置に欠陥が存在しても、取得される超音波の波形はほとんど変わらない。そこで、欠陥検出装置１００は、以下に説明する、欠陥の位置の特定方法を実施する。
【００３２】
欠陥検出装置１００による欠陥の位置の特定方法を、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、矩形の被検査物１０１におけるレーザ光１０２の照射位置（Ｑｘ１、Ｑｙ１、Ｑｙ２）と受信センサ１０３による超音波の受信位置（Ｐｘ１、Ｐｙ１、Ｐｙ２）とを示すものである。また被検査物１０１には欠陥としてディンプル欠陥１２０が存在するものとする。ディンプル欠陥１２０とは、窪みや凹みによる欠陥を示す。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、Ｘ軸に平行な側面１０１ｂｘｒの照射位置Ｑｘ１にレーザ光１０２を照射して、側面１０１ｂｘｒの対辺の側面１０１ｂｘｌの受信位置Ｐｘ１で受信センサ１０３を用いて超音波を受信した場合、図３に示した超音波の波形と同じ波形を受信したとする。この場合、照射位置Ｑｘ１と受信位置Ｐｘ１とを結ぶ直線Ｌｘ１上にディンプル欠陥１２０が存在することがわかる。しかし、この時点では、ディンプル欠陥１２０の直線Ｌｘ１上の位置を特定できない。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、Ｙ軸に平行な側面１０１ｂｙｕの照射位置Ｑｙ１にレーザ光１０２を照射して、側面１０１ｂｙｕの対辺の側面１０１ｂｙｄの受信位置Ｐｙ１で超音波を受信した場合に、図２に示した超音波の波形と同じ波形を受信したとする。この場合、照射位置Ｑｙ１と受信位置Ｐｙ１とを結ぶ直線Ｌｙ１上にはディンプル欠陥１２０は存在しないことがわかる。図４（ａ）の結果を踏まえると、直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ１との交点Ｉ１１には、少なくとも、ディンプル欠陥１２０は存在しないことが特定できる。言い換えると、直線Ｌｘ１上の交点Ｉ１１以外の位置にディンプル欠陥１２０が存在することがわかる。
【００３５】
続いて、図４（ｃ）に示すように、側面１０１ｂｙｕの照射位置Ｑｙ２にレーザ光１０２を照射して、側面１０１ｂｙｄの受信位置Ｐｙ２で超音波を受信した場合に、図３に示した波形信号を受信したとする。この場合、照射位置Ｑｙ２と受信位置Ｐｙ２とを結ぶ直線Ｌｙ２上にディンプル欠陥１２０が存在することがわかる。図４（ａ）の結果を踏まえると、直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ２との交点Ｉ１２には、ディンプル欠陥１２０が存在すると特定できる。
【００３６】
以上から、図４（ａ）〜（ｃ）で示したような欠陥の位置の特定方法をまとめると、次の通りである。まず、直線Ｌｘ１と、直線Ｌｙ１と、直線Ｌｘ２と、を用いて、それぞれの直線上の欠陥（ディンプル欠陥１２０）の有無を判定する。そして、欠陥（ディンプル欠陥１２０）が存在すると判定された直線（Ｌｘ１とＬｙ２）により形成される交点（Ｉ１２）の位置を、欠陥（ディンプル欠陥１２０）が存在する位置と特定する。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｃ）では、単純化して説明を行ったため、図４（ｂ）の交点Ｉ１１か、図４（ｃ）の交点Ｉ１２かのいずれかに欠陥が存在する場合でしか、欠陥の位置を特定できない。すなわち、交点Ｉ１１と交点Ｉ１２の位置における欠陥の検出を実行するのみでる。そこで、本実施の形態では、レーザ光１０２を照射する照射位置と、超音波を受信する受信位置とを以下のように定義する。
【００３８】
本実施の形態において定義する照射位置と受信位置とを図５に示す。側面１０１ｂｘｒに等間隔に位置する照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎ（ｎは１より大きい自然数）と、側面１０１ｂｙｕに等間隔に位置する照射位置Ｑｙ１〜Ｑｙｍ（ｍは１より大きい自然数）と、側面１０１ｂｘｌに等間隔に位置する受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘｎと、側面１０１ｂｙｄに等間隔に位置する受信位置Ｐｙ１〜Ｐｙｍとを示す。
【００３９】
まず、照射位置Ｑｘ１から受信位置Ｐｘ１に伝播した超音波に基いて、照射位置Ｑｘ１と受信位置Ｐｘ１とを結ぶ直線Ｌｘ１上の欠陥の有無を判定する。なお、直線Ｌｘ１上の欠陥の有無の判定方法は、上述の図２と図３とを用いて説明したものと同じである。続いて、照射位置Ｑｘ２と受信位置Ｐｘ２とを結ぶ直線Ｌｘ２上の欠陥の有無を判定する。そして、照射位置Ｑｘ３と受信位置Ｐｘ３とを結ぶ直線Ｌｘ３、・・・照射位置Ｑｘｎと受信位置Ｐｘｎとを結ぶ直線Ｌｘｎ、これらの直線上に位置する欠陥の有無の判定を順次行う。さらに、照射位置Ｑｙ１と受信位置Ｐｙ１とを結ぶ直線Ｌｙ１、照射位置Ｑｙ２と受信位置Ｐｙ２とを結ぶ直線Ｌｙ２、・・・照射位置Ｑｙｍと受信位置Ｐｙｍとを結ぶ直線Ｌｙｍ、これらの直線上に位置する欠陥の有無の判定を順次行う。その後、直線Ｌｘ１〜Ｌｘｎ、Ｌｙ１〜Ｌｙｍのうちで、欠陥が存在すると判定された直線を抽出する。そして、欠陥が存在すると判定された直線に形成される交点の位置を、欠陥の存在する位置と特定する。例えば、直線Ｌｘ１と直線Ｌｘ２と直線Ｌｙ２とのみに欠陥が存在すると判定された場合は、これらの直線で形成される交点Ｉ１２と交点Ｉ２２とを欠陥が存在する位置として特定できる。なお、交点Ｉ１２とＩ２２と以外の交点は、欠陥が存在しない位置として特定することもできる。
【００４０】
図５のように定義した照射位置と受信位置とを用いる場合、欠陥の位置を特定する精度は、交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの分布に依存する。交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの分布は、直線Ｌｘ１〜Ｌｘｎ、Ｌｙ１〜Ｌｙｍの分布に起因する。このため、図１の欠陥検出装置１００は、主面１０１ａ側から見た際に、所望の交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの分布となるような直線Ｌｘ１〜Ｌｘｎ、Ｌｙ１〜Ｌｙｍを被検査物１０１に定義し、定義した直線上を伝播させた超音波に基いて、欠陥の位置を交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの中から特定する。精度を向上させるためには、主面１０１ａ側（Ｚ軸方向）から見たときの交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの分布が密になるように、直線を配置する。この場合、直線の数は増加し、直線同士の間隔は近くなる。これに伴い、照射位置と受信位置の数も増加し、照射位置同士の間隔も近くなり、受信位置同士の間隔も狭くなる。
【００４１】
また、各直線（直線Ｌｘ１〜Ｌｘｎ、Ｌｙ１〜Ｌｙｍ）の太さにも、欠陥の位置を特定する精度が依存する。直線の太さ方向の情報は、取得される超音波の波形に現れないからである。このため、所望の太さになるように各直線を定義する。各直線の太さは、各照射位置に照射されるレーザ光（図１のレーザ光１０２）のスポット径に応じて決定される。スポット径の大きさは、図１のｆθレンズ１０６で調節される。
【００４２】
本実施の形態では、各照射位置の中心間の距離を０．１μｍとし、各受信位置の中心間の距離を０．１μｍとする。また、照射位置におけるレーザ光１０２のスポット径を０．１μｍとして、各直線の太さを０．１μｍとする。この場合、交点の大きさは０．１μｍ×０．１μｍとなり、主面１０１ａ側から見て隙間無く交点が分布する。なお、説明のため、図５では、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎ、Ｑｙ１〜Ｑｙｍを一定の間隔を設けて記載したが、実際には、隙間無く照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎ、Ｑｙ１〜Ｑｙｍが分布する。また、受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘｎ、Ｐｙ１〜Ｐｙｍも同様に、実際には隙間無く分布する。交点Ｉ１１〜Ｉｎｍも同様に隙間なく分布する。
【００４３】
ここで、図１の欠陥検出装置１００によって、欠陥の位置の特定方法を実施するために照射するレーザ光１０２の回数について、図１０の従来の手法と比較して説明する。
【００４４】
図５の交点Ｉ１１〜Ｉｎｍのいずれかに位置する欠陥を、図１０の従来の手法によって特定する場合、交点Ｉ１１〜Ｉｎｍの数だけレーザ光を照射する必要がある。ｎを４、ｍを３とすると、交点の数は１２個となり、従来の手法におけるレーザ光の照射回数は１２回である。
【００４５】
一方、図１の欠陥検出装置１００による欠陥の位置の特定方法では、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘ４、Ｑｙ１〜Ｑｙ３にレーザ光１０２を照射するため、レーザ光１０２の照射回数は７回である。１回のレーザ光１０２の照射により、１本の直線が得られるが、この直線を複数の他の直線と交差させることで、交点の数を、直線の本数よりも多くすることができる。このため、図１の欠陥検出装置１００による欠陥の位置の特定方法では、レーザ光１０２を照射する点数を図１０の従来の手法に比べて減少させることが可能である。図１の欠陥検出装置１００により、レーザ光１０２を照射する回数が減少すると、レーザ光１０２による主面１０１ａへの熱の影響を軽減することができる。また、レーザ光１０２の照射に要していた時間を削減できるため、欠陥の位置特定に要する時間の短縮に繋がる。
【００４６】
このように、レーザ光１０２を照射する回数を図１０の従来の手法に比べて低減させるために、本実施の形態では、図１の定義部１１１ｄにて、複数の直線として複数の照射位置と複数の受信位置とを定義する。このとき、複数の直線により形成される複数の交点の数が、定義する複数の直線の本数よりも多くなるように設定する。
【００４７】
なお、図５に示したように、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎを側面１０１ｂｘｒに、照射位置Ｑｙ１〜Ｑｙｍを側面１０１ｂｙｕに、受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘｎを側面１０１ｂｘｌに、受信位置Ｐｙ１〜Ｐｙｍを１０１ｂｙｄに、それぞれ定義した場合、形成される交点の数は、ｎ×ｍ個となる。照射するレーザ光１０２の回数は、ｎ＋ｍ回であり、定義される直線の本数もｎ＋ｍ本である。従って、数式（１）を満たすように、ｎとｍとを設定すれば、レーザ光１０２を照射する回数を図１０の従来の手法に比べて低減させることができる。
【００４８】
【数１】
0005816793.tif 000002
【００４９】
次に、図１の欠陥検出装置１００の動作について、図６のフローチャートに則って説明する。
【００５０】
ステップＳ１では、図１の定義部１１１ｄにて、複数の直線を主面１０１ａ上に定義する。定義するための直線のデータは、主面１０１ａの形状に合わせて、予め定義部１１１ｄに記憶させておく。この場合、定義部１１１ｄは、定義した直線の情報を制御部１１１ａに送信する。なお、レーザ光１０２を照射する回数を抑えるために、複数の直線により形成される複数の交点の数が、定義する複数の直線の本数よりも多くなるように、複数の直線を主面１０１ａ上に定義する。なお、直線には、照射位置と受信位置との情報が含まれ、直線を定義するということは、照射位置と、この照射位置に対応する受信位置とを定義することと同義である。
【００５１】
ステップＳ２では、ステップＳ１で主面１０１ａ上に定義した複数の直線のうち、１つの直線（注目直線とする）の端部にレーザ光１０２を照射するための位置を合わせる。また、位置を合わせた注目直線におけるもう一方の端部で超音波を受信するために受信センサ１０３の位置を合わせる。レーザ光１０２を照射するための位置を合わせる動作は、定義部１１１ｄから直線の情報を受信した制御部１１１ａにより、ガルバノミラー１０５と移動機構１１３とを制御することで実施される。
【００５２】
ステップＳ３では、ステップＳ２で位置を合わせた注目直線の１つの端部である照射位置にレーザ光１０２を照射する。このとき、制御部１１１ａからタイミング信号を受けたパルスレーザ光源１０４からレーザ光１０２が照射される。制御部１１１ａは、タイミング信号を取得部１１１ｂにも送信する。更に、制御部１１１ａは、ステップＳ２で位置を合わせた注目直線の情報も、取得部１１１ｂに送信する。
【００５３】
ステップＳ４では、ステップＳ３でレーザ光１０２を照射した注目直線のもう一方の端部である受信位置で超音波を受信する。取得部１１１ｂは、制御部１１１ａからのタイミング信号を受けて、受信センサ１０３からの超音波の信号の取得を開始し、一定の時間である取得時間における超音波の波形を取得する。取得時間は主面１０１ａの形状や音響インピーダンスに基づいて任意の値が使用者により設定され、取得部１１１ｂに予め記憶される。本実施の形態では、取得時間の１例として１ミリ秒を設定する。なお、「直線（注目直線）における１つの端部である照射位置にレーザ光を照射して他の端部である受信位置で超音波の波形を取得する」動作を、「注目直線から超音波を受信する」動作と記載することがある。また、取得部１１１ｂは、取得した超音波の波形と、制御部１１１ａから受けた注目直線の情報とを関連付けて、注目直線上を伝播した超音波の情報として判定部１１１ｃに送る。更に、取得部１１１ｂは、注目直線において超音波の受信を完了すると（取得時間が経過すると）、制御部１１１ａに、完了信号を送信する。
【００５４】
ステップＳ５では、超音波を受信した注目直線上の欠陥の有無の判定を実施する。判定部１１１ｃは、注目直線上を伝播した超音波の情報を取得部１１１ｂから受け、その情報を基に、注目直線上の欠陥の有無を判定する。このとき、判定部１１１ｃは、予め記憶されたしきい値と、注目直線上を伝播した超音波の情報における特徴量とを比較することで、注目直線上の欠陥の有無の判定を実施する。判定の結果、注目直線上に欠陥が有ると判定された場合は、注目直線の情報を判定部１１１ｃから特定部１１１ｅに送信して特定部１１１ｅに格納する。注目直線上に欠陥が無いと判定された場合は、その注目直線の情報は特定部１１１ｅに送信されない。
【００５５】
ステップＳ６では、ステップＳ１で定義した複数の直線の全てから超音波を受信したか否かを判断する。超音波を受信していない直線がある場合は、ステップＳ２に戻り、超音波を受信していない直線について、位置合わせを実施する（ステップＳ６のＮｏ）。定義した複数の直線全てについて超音波を受信した場合は、ステップＳ７に進む（ステップＳ６のＹｅｓ）。なお、このステップＳ６は、制御部１１１ａにより実行される。
【００５６】
ステップＳ７では、被検査物１０１の欠陥の有無を判定する。ステップＳ６の後に、特定部１１１ｅに格納された情報が存在しない場合は、被検査物１０１に欠陥が無いと特定部１１１ｅは判定する。判定部１１１ｃで欠陥が有ると判定された直線が存在しないからである。被検査物１０１に欠陥が無いと判定された場合は、ステップＳ８に進む（ステップＳ７のＮｏ）。特定部１１１ｅに格納された直線の情報が存在する場合は、被検査物１０１に欠陥が有ると判定して、ステップＳ９に進む（ステップＳ７のＹｅｓ）。
【００５７】
ステップＳ８では、良品の表示を表示部１１４に表示する。表示部１１４は、特定部１１１ｅからの指令により、表示を行う。
【００５８】
ステップＳ９では、特定部１１１ｅに格納された直線の情報を用いて欠陥の位置特定方法を実施する。ここでは、欠陥が存在すると判定された直線によって形成される交点の位置に応じて欠陥の位置を特定部１１１ｅによって特定する。
【００５９】
ステップＳ１０では、ステップＳ９で特定された欠陥の位置の情報を表示部１１４に表示する。
【００６０】
以上のように、図１の欠陥検出装置１００は作動する。このように、図１の欠陥検出装置１００を用いることで、レーザ光１０２を照射する回数を低減することができ、レーザ光１０２の照射による主面１０１ａへの熱的ダメージの蓄積を軽減することができる。
【００６１】
なお、図６のステップＳ５は、ステップＳ６の後に実施してもよい。この場合、先に、複数の直線の全てから超音波を受信した後に、それぞれの直線における欠陥の有無の判定を実施する。
【００６２】
ここで、欠陥検出装置１００の動作についてまとめる。
【００６３】
まず、この定義工程は、図６のステップＳ１において、被検査物１０１の主面１０１ａよりも面積の小さい側面１０１ｂに複数の照射位置を定義すると共に、これら複数の照射位置にそれぞれ対応する複数の受信位置を定義する定義工程を実施する。この定義工程では、照射位置と、この照射位置に対応する受信位置とをそれぞれ結んだ複数の直線により、主面１０１ａ側から見て複数の交点が形成されるように、複数の照射位置と複数の受信位置とを定義する。
【００６４】
次に、ステップＳ２〜Ｓ４、Ｓ６により、照射位置にレーザ光１０２を照射すると共に、この照射位置に対応する受信位置で超音波を受信する工程を、定義工程で定義された複数の照射位置全てに対して行う受信工程を実施する。
【００６５】
続いて、ステップＳ５とステップＳ９により、受信工程で受信した超音波に基いて被検査物１０１の欠陥を検出する検出工程を実施する。この検出工程は、複数の交点のそれぞれの位置における欠陥を検出する。
【００６６】
以上により、レーザ光１０２で発生する熱による主面１０１ａへの影響を小さくできる。
【００６７】
さらに、ステップＳ１において、定義工程では、複数の直線の本数よりも複数の交点の数が多くなるように、複数の照射位置と複数の受信位置とを定義することが望ましい。これにより、図１の欠陥検出装置１００による欠陥検出方法では、レーザ光１０２を照射する点数を図１０の従来の手法に比べて減少させることが可能である。
【００６８】
ここで、図１の定義部１１１ｄで定義する複数の直線の他の例について説明する。
【００６９】
図５では、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎを側面１０１ｂｘｒに、照射位置Ｑｙ１〜Ｑｙｍを側面１０１ｂｘｌに定義するため、照射位置を２軸方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）に移動させる必要があり、装置構成が複雑になる場合がある。そこで、図７に示すように側面１０１ｂｘｒのみに照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎが位置するように、複数の直線を定義する。これにより、照射位置の移動を１軸方向（Ｘ軸方向）のみとする。同様に、側面１０１ｂｘｌ上に、受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘｍを定義する。この場合、異なる角度の直線を用いることで、側面１０１ｂｘｒのみに照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘｎを位置させても、直線の本数よりも、交点の数を多くすることができる。さらに、図７の場合、１つの受信位置に複数の照射位置が対応するように、直線を定義することも可能である。これにより、受信位置を移動させるための動作回数を低減することができ、欠陥の位置特定方法を完了するまでの時間を短縮できる場合がある。
【００７０】
また、欠陥の位置を特定するに際して、欠陥が有ると判定された直線で濃淡画像を作成することにより欠陥の位置を特定しても良い。例えば、図５の主面１０１ａを０階調（黒）とし、欠陥が有ると判定された直線を１階調（灰色）として主面１０１ａ上に分布させた場合、欠陥があると判定された直線が成す交点の階調は２階調（白）となり、このような階調差に基いて欠陥の位置を特定できる。また、図７に示したように、３本の直線が交点を形成するような場合には、階調数を増やした濃淡画像を作成することで、より明確に欠陥の位置を特定することができる。
【００７１】
ここで、直線の本数よりも交点の数のほうが多くなる場合の照射位置と受信位置との他の例ついて図８を用いて説明する。
【００７２】
図８のように、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘ４を側面１０１ｂｘｒに定義し、これらの照射位置にそれぞれ対応する受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘ４を側面１０１ｂｘｌに定義する。この場合、照射位置に対応する受信位置を結んだ複数の直線は、主面１０１ａからみて６つの交点を形成することが理解できる。このように、直線の本数よりも形成される交点の数を多くすることで、レーザ光１０２を照射する回数を低減させ、レーザ光の熱による主面への影響を軽減することができる。この場合、レーザ光１０２の照射回数は４回で、交点の数は６点となる。領域１２１についてのみ欠陥を検出したい場合に、図８のように照射位置と受信位置とを定義すると、欠陥の検出に要する時間を短縮できる。なお、図８のように直線が４本以上であれば、直線の本数よりも、交点の数を多くすることが可能となり、レーザ光１０２を照射する回数を図１０の従来の手法よりも低減できる。
【００７３】
さらに、直線の数よりも交点の数のほうが多くなる場合の照射位置と受信位置との他の例ついて図９を用いて説明する。
【００７４】
図９のように、照射位置Ｑｘ１〜Ｑｘ３を側面１０１ｂｘｒに定義し、これらの照射位置にそれぞれ対応する受信位置Ｐｘ１〜Ｐｘ３を側面１０１ｂｘｌに定義する。また、照射位置Ｑｙ１、Ｑｙ２を側面１０１ｂｙｕに定義し、これらの照射位置に対応する受信位置Ｐｙ１、Ｐｙ２を側面１０１ｂｙｄに定義する。この場合、照射位置に対応する受信位置を結んだ複数の直線は、主面１０１ａからみて６つの交点を形成することが理解できる。これは、数式（１）を満たす最小のｎとｍとの組み合わせである。このように、直線の本数よりも形成される交点の数を多くすることで、レーザ光１０２を照射する回数を低減させ、レーザ光の熱による主面への影響を軽減することができる。
【００７５】
なお、折り返しミラー１０７を介さずに側面１０１ｂにレーザ光１０２を照射する構成としても良い。
【００７６】
なお、被検査物１０１厚みが約１ｍｍ以下の薄板であれば、側面１０１ｂ上に一列に分布する照射位置にレーザ光１０２を照射しても、被検査物１０１内の欠陥を検出可能である。被検査物１０１の厚みが１ｍｍを超えるような場合は、照射位置を側面１０１ｂ上に２列に配置することが望ましい。
【００７７】
また、超音波を受信する位置は、側面１０１ｂに限られない。超音波を受信する受信センサ１０３は、レーザ光１０２のように熱の影響を主面１０１ａに与えないため、主面１０１ａ上のどの位置で超音波を受信してもよい。すなわち、位置を特定したい欠陥の領域に応じて受信センサ１０３の設置位置を変更すればよい。例えば、図１において、側面１０１ｂの周辺の欠陥のみの位置を特定したい場合は、受信位置Ｐｘｎを照射位置Ｑｘｎの近くに配置し、その上方に受信センサ１０３を配置してもよい。
【００７８】
また、載置部１０８を移動機構１１３により移動させることで、レーザ光１０２を照射する位置や超音波を受信する受信位置を変化させてもよい。すなわち、照射部であるパルスレーザ光源１０４によるレーザ光１０２の照射位置と、受信器である受信センサ１０３による超音波の受信位置とを変化させる移動部として、移動機構１１３と、ガルバノミラー１０５とを用いれば良い。なお、移動機構１１３と、ガルバノミラー１０５との制御は、制御部１１１ａにて実施する。また、載置部１０８に移動機構としての機能を持たせても良い。移動機構１１３としては、自動ステージや、アクチュエータ等が用いられる。
【００７９】
また、パルスレーザ光源１０４の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザ光源であってもよい。被検査物１０１の種類に応じて最適なもの採用すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の欠陥検出方法は、半導体や太陽電池に用いられるシリコンウェーハ、あるいは、金属やガラス等のクラックやディンプル等の欠陥を検出する用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１００    欠陥検出装置
１０１    被検査物
１０１ａ  主面
１０１ｂ、１０１ｂｘｒ、１０１ｂｘｌ、１０１ｂｙｕ、１０１ｂｙｄ  側面
１０２    レーザ光
１０３    受信センサ
１０４    パルスレーザ光源
１１１    コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005816793.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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